ΞΥΛΟ και ΣΙΔΕΡΟ Υλικό και Δομή. β. Τσούρας Επικ. Καθηγητής Σχολής Αρχιτεκτόνων Ε.Μ.Π.

ΞΥΛΟ και ΣΙΔΕΡΟ Υλικό και Δομή β. Τσούρας Επικ. Καθηγητής Σχολής Αρχιτεκτόνων Ε.Μ.Π.

ΞΥΛΟ ΥΛΗ και ΔΟΜΗΣΗ «Αυτά τα δένδρα δεν βολεύονται με λιγότερο ουρανό.» (Ρωμιοσύνη Γ. Ρίτσος)

Φύση, Άνθρωπος και Ανάγκες Ο άνθρωπος για την εξέλιξή του έδωσε και δίνει μια συνεχή μάχη με την Φύση. Χρειάσθηκε εκατομμύρια χρόνια για να ΔΑΜΑΣΕΙ τον περιβάλλοντα χώρο με στόχο να τον υπηρετεί. Για να καταφέρει αυτή την συνθήκη χρησιμοποίησε το μοναδικό και σπουδαιότερο όπλο έναντι των άλλων πλασμάτων του ζωικού βασιλείου τη «ΣΚΕΨΗ-ΛΟΓΙΚΗ». Έφτιαξε εργαλεία και εξημέρωσε ζώα για να καλλιεργήσει τη γη, κατασκεύασε κατοικίες, οργάνωσε κοινωνίες, ανακάλυψε την τέχνη κλπ. Έτσι λοιπόν διαμόρφωσε τις προϋποθέσεις για την δημιουργία πολιτισμών, με αφετηρία τις περιοχές της Μεσοποταμίας και της Αιγύπτου.

Στην Νεολιθική εποχή ό άνθρωπος κατασκεύασε καλύβες κυρίως δίπλα σε ποτάμια και σε λίμνες για να εξυπηρετούνται οι καλλιέργειες και οι μεταφορές. Οι μικροί οικισμοί (χωριά) στην συνέχεια εξελίχθηκαν σε μεγάλες πόλεις. Η πρώτη νεολιθική πόλη στην Ιστορία είναι η Ιεριχώ στη κοιλάδα της Ιορδανίας, με πληθυσμό 1500 κατοίκων το 8000 με 7000 π.χ. Η πόλη αυτή κάλυπτε έκταση περίπου 40 στερέματα. Οι καλύβες ήταν φτιαγμένες από ωμοπλίνθους ή ξύλο πάνω σε λίθινη βάση. Προϊστορία Νεολιθική καλύβα και Οικισμοί

Δισπηλιό Καστοριάς (Λιμναίος οικισμός)

Καλύβα Σαρακατσαναίων

Αγροτικές καλύβες

Παραδοσιακές κατασκευές

ΣΙΔΕΡΟ ΥΛΗ και ΔΟΜΗΣΗ Ισαάκ Νεύτων 1642-1727 Η φυσική του Νεύτωνα και ο παγκόσμιος νόμος της βαρύτητας μας έδωσε την βιομηχανική επανάσταση και προετοίμασε τον δρόμο για την διαστημική εποχή. Άλπερτ Αϊνστάιν 1879-1955 Η θεωρία του Αϊνστάιν περί σχετικότητας που δηλώνει την ισοδυναμία της μάζας και ενέργειας, μας οδήγησε στην εποχή της ατομικής ενέργειας Τζέιμς Μάξγουελ 1831-1879 Με τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα του Μάξγουελ σχηματίστηκε η βάση για τη βιομηχανία των τηλεπικοινωνιών. Η απαρχή της Βιομηχανικής Επανάστασης

Τα πρώτα εργαλεία με βασικό υλικό το Σίδερο, κατασκευάσθηκαν από τον άνθρωπο πριν 3.000 χρόνια. Το 1712 ο Tomas Newcomen είχε χρησιμοποιήσει άνθρακα για να δώσει κίνηση σε μια μηχανή. Επομένως η χρήση του Άνθρακα και του Σίδερου τον 19 αιώνα στην Αγγλία δεν ήταν καινοτομία. Η πρωτοτυπία των Άγγλων του 19ου αιώνα εντοπίζονταν στην κλίμακα χρήσεων αυτών των δύο βασικών υλικών. Ο ατμός είχε πολλούς τρόπους εφαρμογής στα μηχανήματα, οι μεταβολές στην κλίμακα είχαν ως αποτέλεσμα τις μεταβολές σε είδος. Tomas Newcomen «Άνθρακας»

Βιομηχανική επανάσταση «Κάρβουνο- Σίδερο» Η αρχική περίοδος της Βιομηχανικής Επανάστασης μπορεί να συνοψισθεί με δυο λέξεις «ΚΑΡΒΟΥΝΟ και ΣΙΔΕΡΟ». Περίπου στα μέσα του 19ου αιώνα είχε πλήρη εφαρμογή αυτός ο συνδυασμός, είχαν τεθεί σε λειτουργία σιδηρόδρομοι, μεγάλες κλωστοϋφαντουργίες και πάρα πολλές άλλες βελτιωμένες μηχανές. Η πρώτη μεγάλη έκθεση το 1851 στο Λονδίνο παρουσίαζε και συμβόλιζε τον τεχνολογικό μετασχηματισμό.

Τα ξύλινα εργαλεία (αργαλειοί, ανέμες αλέτρια κλπ.) κύρια λειτουργούσαν με βάση την μυϊκή ισχύ και δεν είχαν καμία ομοιότητα με τις αντίστοιχες ατμοκίνητες μηχανές. Η ποσότητα, η ταχύτητα, η τυποποίηση και κύρια το κόστος των παραγόμενων αγαθών, ξεπερνούσε κατά πολύ ως προς αυτές τις ιδιότητες τα προϊόντα που παράγονταν με τα χέρια. Βιομηχανική επανάσταση «Εργαλεία και Μηχανές»

Η εκκλησία του Σαν Σεμπαστιάν υπό κατασκευή.. 1897 Crystal Palace.1851 Από τα πρώτα κτιριακά έργα με Φ.Ο. από Χάλυβα

Δομή του Ξύλου Το ξύλο είναι η πρώτη ύλη που προέρχεται από τα δένδρα.

Οξιά Καρυδιά Καστανιά Κατηγορίες δένδρων Τροπικά είδη Α- Πλατύφυλλα

Κυπαρίσσι Πεύκο Έλατο Έλατο Κατηγορίες δένδρων Β- Κωνοφόρα

Κυτταρίνη ημικυτταρίνη Λιγνίνη Διάφορα εκχυλίσματα Χαρακτηριστικά του ξύλου Α- Μακροσκοπικά Β- Μικροσκοπικά

α- Εγκάρσια τομή Α- Μακροσκοπικά Τα χαρακτηριστικά που είναι ορατά με γυμνό μάτι

β- Ακτινική Α- Μακροσκοπικά Τα χαρακτηριστικά που είναι ορατά με γυμνό μάτι

γ- Εφαπτομενική τομή Α- Μακροσκοπικά Τα χαρακτηριστικά που είναι ορατά με γυμνό μάτι

Ετήσιος δακτύλιος Όψιμο - θερινό Πρώιμο - εαρινό Βασικά χαρακτηριστικά ετήσιου δακτυλίου

Εγκάρδιο Κάμβιο Φλοιός Βασικά χαρακτηριστικά κορμού

Εντεριώνη Σχηματίζει τον ιστό που προωθεί καθ ύψος την εξέλιξη του δένδρου και ελέγχει την ανάπτυξη προς την περιφέρεια και την δημιουργία κλαδιών. Βασικά χαρακτηριστικά κορμού - ΕΝΤΕΡΙΩΝΗ

Εγκάρδιο Το ξύλο των πρώτων ετών- Σκούρο χρώμα, ελαφρύ, λιγότερο πορώδες, μεγάλη ανθεκτικότητα, βελτιωμένα χαρακτηριστικά και δύσκολα προσβαλλόμενο από μύκητες. Βασικά χαρακτηριστικά κορμού - ΕΓΚΑΡΔΙΟ

Σομφό Μεταφέρει τους χυμούς, ανοιχτό χρώμα, ελαφρύ, πορώδες, μικρότερων μηχανικών αντοχών και προσβάλλεται εύκολα από του μύκητες. Βασικά χαρακτηριστικά κορμού - ΣΟΜΦΟ

Κάμβιο Μεταξύ του φλοιού και της περιφέρειας του κορμού, λεπτός υμένας και δεν διακρίνεται μακροσκοπικά. Βασικά χαρακτηριστικά κορμού - ΚΑΜΒΙΟ

Εσωτερικός φλοιός Υγρό και σπογγώδες υλικό από ζωντανά κύτταρα, που αποθηκεύει τις θρεπτικές ουσίες. Βασικά χαρακτηριστικά κορμού ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΣ ΦΛΟΙΟΣ

Εξωτερικό φλοιός Αποτελείται από φελλοποιημένα κύτταρα, το πάχος εξαρτάται από το είδος και την ηλικία του δένδρου Βασικά χαρακτηριστικά κορμού ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΣ ΦΛΟΙΟΣ

Α- Μικροσκοπικά Τα χαρακτηριστικά που δεν είναι ορατά με γυμνό μάτι Τρία δευτερεύοντα κυτταρικά τοιχώματα Πρωτεύων κυτταρικό τοίχωμα Κυτταρική κοιλότητα Λιγνίνη Α- Μικροσκοπικά Χαρακτηριστικά του ξύλου

Α- Μικροσκοπικά Λιγνίνη Οι ιστοί αποτελούνται από σειρές κυτταρικών ινών που είναι συνενωμένες στην εξωτερική τους επιφάνεια με μια κολλώδη ουσία που ονομάζεται Λιγνίνη. Α- Μικροσκοπικά Χαρακτηριστικά του ξύλου

Α- Μικροσκοπικά Χαρακτηριστικά του ξύλου Κυτταρική κοιλότητα Πρωτεύον κυτταρικό Οι κυτταρικές ίνες είναι επιμήκεις και έχουν το μεγάλο τους άξονα παράλληλο προς τον άξονα του κορμού. Το κυτταρικό τοίχωμα είναι συνέχεια της κυτταρικής κοιλότητας και είναι αυτό που εξασφαλίζει την κατά μήκος αντοχή.

Ανισότροπο Υγροσκοπικό Τα δύο αυτά χαρακτηριστικά επηρεάζουν σημαντικά τις ιδιότητες του ξύλου. Φυσικές Ιδιότητες

Η μεταβολή της υγρασίας προκαλεί διόγκωση και συρρίκνωση. Όσο μειώνεται η περιεχόμενη υγρασία η αντοχή του ξύλου αυξάνεται. Από την υγρασία εξαρτώνται οι ιδιότητες της παραμορφωσιμότητας, δυσκαμψίας, η αντίσταση στα έντομα, η ανθεκτικότητα στον χρόνο και η επεξεργασία του. Φυσικές Ιδιότητες

Σχισμή Επιφανειακή σχισμή Εξογκωμένο Κοίλο Στρεβλό Φυσικές Ιδιότητες

Λόγω της ανισορροπίας του, η αντοχή του ξύλου εξαρτάται από τα φυσικά του ελαττώματα, την πυκνότητα και το ποσοστό υγρασίας. α- Αντοχή σε θλίψη β- Αντοχή σε εφελκυσμό γ- Αντοχή σε κάμψη δ- Αντοχή σε διάτμηση ε- Αντοχή σε κρούση Πρωτεύων άξονας // στις ίνες μεγαλύτερες αντοχές Άξονας κάθετος στις ίνες μικρές αντοχές Μηχανικές Ιδιότητες

Μηχανικές Ιδιότητες ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΘΛΙΨΗ Παράλληλα Κάθετα α- Μεγάλη αντοχή στις θλιπτικές τάσεις παράλληλα προς τη διεύθυνση των ινών Μικρή αντοχή κάθετα στις ίνες.

Μηχανικές Ιδιότητες ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΕΦΕΛΚΥΣΜΟ Παράλληλα Κάθετα β- Μεγάλη αντοχή στις εφελκυστικές τάσεις παράλληλα προς τη διεύθυνση των ινών Ελαττωμένη αντοχή κάθετα στις ίνες.

γ- Μεγάλη αντοχή στις καμπτικές τάσεις. Εμφανίζει επικίνδυνη οριζόντια διατμητική τάση στην ουδέτερη ζώνη. Μηχανικές Ιδιότητες ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΚΑΜΨΗ

Κάθετα Παράλληλα γ- Μεγάλη αντοχή στη διάτμηση κάθετα στις ίνες. Εμφανίζει ελαττωμένη αντοχή παράλληλα στις ίνες Μηχανικές Ιδιότητες ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΔΙΑΤΜΗΣΗ

Προβλήματα του ξύλου - ΡΟΖΟΙ Α- Ρόζοι Οι ρόζοι είναι ένα από τα σοβαρότερα προβλήματα του ξύλου. Μειώνουν τις μηχανικές αντοχές και δυσκολεύουν την κατεργασία του.

Προβλήματα του ξύλου ΕΣΩΤΕΡΙΚΕΣ ΡΩΓΜΕΣ Β- Εσωτερικές ρωγμές Απλές εφελκυστικές Σταυρωτές ρωγμές Αστεροειδείς ρωγμές Οι εσωτερικές ρωγμές προκύπτουν από την διακοπή της συνέχειας των ινών.

Γ- Δυσπλασία Προβλήματα του ξύλου - ΔΥΣΠΛΑΣΙΑ

Γ- Ζωικές προσβολές Προβλήματα του ξύλου - ΖΩΙΚΕΣ ΠΡΟΣΒΟΛΕΣ - ΘΥΛΑΚΕΣ ΡΗΤΙΝΗΣ Δ- Θύλακες ρητίνης

Προβλήματα του ξύλου - ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟΙ -ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ Ε- Ατμοσφαιρικοί παράγοντες Οι συχνές μεταβολές της υγρασίας του περιβάλλοντος, δημιουργούν αλλεπάλληλες διογκώσεις και συρρικνώσεις, που προκαλούν απώλεια των μηχανικών ιδιοτήτων.

ΣΤ- Φωτιά Η μεταφορά της θερμότητας στη μάζα του ξύλου γίνεται λόγω της επαφής των γειτονικών κυττάρων με αργό ρυθμό. Το ξύλο αναφλέγεται αυτόματα μετά τους 450 ο 500 ο c. Υπό καύση το ξύλο χάνει από την περιφέρεια του 0,67 mm/min. Το απανθρακωμένο ξύλο είναι καλό θερμομονωτικό υλικό. Προβλήματα του ξύλου - ΦΩΤΙΑ

Α- Ξήρανση Προστασία ξύλου ΞΥΡΑΝΣΗ Φυσική ξήρανση Τεχνητή, θερμοκρασία ξηραντηρίου 180 ο c Χημική ξήρανση

Β- Έκπλυση Προστασία ξύλου - ΕΚΠΛΥΣΗ - ΕΜΠΟΤΙΣΜΟΣ Βυθίζονται στο νερό έως να αποβάλουν τους χυμούς τους εξ αιτίας της διείσδυσης του νερού. Γ- Εμποτισμός Προστατεύει το ξύλο και παρατείνει την διάρκεια ζωής του. Γίνεται σε ειδικούς κλίβανους, με την χρήση χημικών ουσιών και διαλυμάτων.

Δομική ξυλεία

Μορφές φυσικής δομικής ξυλείας Α- Στρογγυλή ξυλεία Β- Πριονιστή Γ- Πελεκητή

Κοπή ξύλου

Παραμορφώσεις ξύλινων διατομών

Δ- Συγκολλητή ξυλεία Συγκολλητή δομική ξυλεία

Παράγωγα ξύλου - ΚΑΠΛΑΜΑΣ Κοπή καπλαμά Ισόβενο Φαρδύβενο

Παράγωγα ξύλου -ΜΟΡΙΟΣΑΝΙΔΕΣ - ΠΛΑΚΑΖ -ΑΝΤΙΚΟΛΛΗΤΗ Μοριοσανίδες Πλακάζ Αντικολλητή (κόντρα πλακέ)

Χρήση του Ξύλου στις σύγχρονες κατασκευές

Όλκιμος μετατρέπεται σε σύρματα Ελατός μετατρέπεται σε ελάσματα Σίδηρος Fe

Αιματίτης Λειμωνίτης Εξάγεται κυρίως από τα σιδηρομεταλλεύματα Μαγνητίτης Σιδηρίτης

Άνθρακας (C) Θείο (S) Φώσφορος (P) Μαγκάνιo (Mn) Πυρίτιο (Si) Νικέλιο (Ni) Ο σίδηρος = κράμα από άλλα μέταλλα

Η περιεκτικότητα σε άνθρακα καθορίζει τις τρείς Βασικές ποιότητες Α-(Ακατέργαστος σίδηρος Χυτοσίδηρος Χάλυβας) ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΟΙΟΤΗΤΕΣ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΟΙΟΤΗΤΕΣ - ΧΥΤΟΣΙΔΕΡΟΣ Β. Χυτοσίδηρος Γέφυρα Άιρουμπριτζ 1779 Μ. Βρετανία. Το 1707 ο Αβραάμ Νταρμπί βελτίωσε την ποιότητα του σιδήρου με τη ανάμιξη του άνθρακα.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΟΙΟΤΗΤΕΣ ΔΟΜΙΚΟΣ ΧΑΛΥΒΑΣ Γ. Δομικός Χάλυβας

Μεταλλικές διατομές

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ - ΜΕΤΑΛΛΙΚΑ ΚΤΙΡΙΑ

Ο Χάλυβας στις σύγχρονες κατασκευές

ΣΥΝΘΕΣΗ ΦΕΡΟΝΤΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ

Βασικά Δομικά Υλικά Φέροντος Οργανισμού ΞΥΛΟ ΛΙΘΟΣ Φυσικό Σύνθετο Φυσικοί λίθοι Τεχνητά λιθοσώματα Από την προϊστορία έως και σήμερα ΜΕΤΑΛΛΟ Σίδηρος Χάλυβας Αλουμίνιο ΟΠΛΙΣΜΕΝΟ Συνδυασμός χάλυβα ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ και σκυροδέματος Βιομηχανική επανάσταση έως και σήμερα Μετά το 1920 έως και σήμερα

Δομικό Έργο Στοιχεία Φ.Ο. Μη φέροντα στοιχεία Δομικά υλικά Πρωτεύοντες δευτερεύοντες φορείς. Πιθανός σκελετός Μέλη + Συνδέσεις

Υπολογισμός ύψους δοκού

Ύψος Δοκών (ανάλογα με το υλικό) h= 1/10*L h= 1/20*L h= 1/25*L

1 η Φάση 2 η Φάση Διάταξη Φ.Ο. πατωμάτων

3 η Φάση 4 η Φάση Διάταξη Φ.Ο. πατωμάτων

Διάταξη Ξύλινου Φ.Ο. πατωμάτων Κ.λ.π

Διάταξη Μεταλλικού Φ.Ο. πατωμάτων Κ.λ.π

Επιτρεπόμενη θέση τοποθέτησης Φ.Ο. στοιχείων Πατωμάτων

Συνολική Διαμόρφωση δαπέδου Ενώσεις σανίδων κατά το μήκος Κ.λ.π

Καλή Επιτυχία

Βιβλιογραφία «Θέματα Οικοδομικής Ε.Μ.Π. Τμήμα Αρχιτεκτόνων» Καλογεράς, Κιρπότην, Μακρής, Παπαιωάννου, Ραυτόπουλος, Τζιτζάς, Τουλιάτος. Εκδόσεις, Συμμετρία 1993, Σελ. 183-201 Η πηγή πολλών φωτογραφιών που έχουν χρησιμοποιηθεί στην παρούσα εργασία, έχουν ληφθεί από αναρτήσεις του διαδικτύου και ως εκ τούτου δεν ήταν εφικτή η αναγραφή του δικαιούχου δημιουργού αυτών. Τα σχέδια, σκίτσα και κείμενα αυτής της εργασίας συνέταξε ο Β. Τσούρας και ως εκ τούτου φέρει την ευθύνη για αυτά. Φωτογραφίες από το διαδίκτυο